自動車用流量計
【課題】本発明の目的は、センシング部と回路部で温度差が生じた場合においても精度の良い特性が得られる自動車用流量計を提供することにある。
【解決手段】複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有する自動車用流量計において、ブリッジ回路からの出力を補正する演算回路を備え、演算回路には吸気温度センサからの空気温度及び温度センサからのセンサモジュール温度を出力特性の調整要素として取り入れるようにし、空気温度及びセンサモジュール温度の差分に応じた出力特性の温度補正を行う。
【解決手段】複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有する自動車用流量計において、ブリッジ回路からの出力を補正する演算回路を備え、演算回路には吸気温度センサからの空気温度及び温度センサからのセンサモジュール温度を出力特性の調整要素として取り入れるようにし、空気温度及びセンサモジュール温度の差分に応じた出力特性の温度補正を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有する自動車用流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に自動車用流量計は、センシングした物理情報を電気信号に変換し、エンジンコントロールユニットに出力する。この時、正確な物理情報をエンジンコントロールユニットに出力するため、温度の影響を考慮し温度補正を行っている。そのため、自動車用流量計には１個の温度センサが内蔵され、その温度情報を基に温度補正を行っている場合が多い（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０３７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記背景技術の温度補正時においては、センシング部と回路部の温度が同じ場合は、精度の良い温度補正が可能となる。しかし、図４に示すようにエンジン停止後すぐにエンジンを始動した時などは、エンジンからの熱でボディやセンサモジュールの温度は高温となっているのに対し、吸入する空気は、大気温であるためセンシング部周囲の温度は大気温と同じである。このようなセンシング部と回路部で温度差が生じる場合、回路部の温度情報あるいはセンシング部の温度情報のどちらか一方にて温度補正を行うため、センサ出力は温度誤差を持った結果となってしまう。このため、センシング部と回路部で温度差が生じにくいような構造を採用し、この問題に対応していた。しかし構造にて対策を行ったとしても、センシング部と回路部の温度差をゼロにすることは不可能であり、温度差により特性誤差を生じさせてしまっていた。
【０００５】
本発明の目的は、センシング部と回路部で温度差が生じた場合においても精度の良い特性が得られる自動車用流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を解決するために、センシング部と回路部に設けた温度センサ出力を用い、出力差に応じて温度補正を実施する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、センシング部と回路部に温度差が生じる場合においても精度の高い出力を供給できる自動車用流量計を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の回路構成図。
【図２】図１に示す回路のうち出力調整を行う演算回路の機能ブロック図。
【図３】図２に示す機能ブロック図における壁温補正ブロック図。
【図４】壁温状態時の温度分布。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
本発明の第１形態である熱式空気流量計に使用時の回路構成を図１に示す。定温度制御ブリッジ１は、発熱抵抗体素子４，ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体５，吸気温度補償用の測温抵抗体６，固定抵抗体７，８より構成される。ヒータ制御回路１４は、ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体５と吸気温度補償用測温抵抗体６の温度差が一定となるように発熱抵抗体４へ流す電流を制御する。
【００１１】
定温度制御ブリッジ１の発熱抵抗体素子４の周囲に、発熱抵抗体素子４から放出される熱量を検出する温度差ブリッジ２が配置される。温度差ブリッジ２は、測温抵抗体９〜１２で構成され、空気流量及び方向を検出することができる。
【００１２】
空気温度を測定する吸気温度センサ３は、固定抵抗１２，温度により抵抗が変化する感温抵抗素子１３により構成される。
【００１３】
温度差ブリッジ２で検出された流量信号は、個々の回路によりばらつきがあるため目標の出力特性になるように調整する必要がある。また吸気温度センサ３の出力も目標の特性に調整する必要がある。
【００１４】
目標出力特性への調整方法としては、２次以上の多項式による調整や、補正マップによる調整が挙げられる。また調整は、外部コンピュータと接続して行うものである。
【００１５】
出力特性調整回路２７は、ヒータ制御回路及び演算機能が一体となったＬＳＩ回路であり、回路全体を駆動するための発振器（以下ＯＳＣと称する）２０，定温度制御ブリッジ１を制御するヒータ制御回路１４，定温度制御ブリッジ１，温度差ブリッジ２，吸気温度センサ３及び出力特性調整回路２７を駆動する電源である定電圧回路１５，回路チップの温度を検出する温度センサ１９，空気流量信号を変換するＡ／Ｄ変換器１６，吸気温度センサ３出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器１７，温度センサ１９の出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器１８，空気流量信号及び吸気温度センサ信号の補正を実施する演算回路（ディジタルシグナルプロセッサ、以下ＤＳＰと称す）２２，ＤＳＰ２２で演算したデジタル出力値を電圧値へ変換するＤ／Ａ変換器２５，２６，出力調整を行うため外部コンピュータと通信を行う通信回路（シリアルコミュニケーションインターフェース、以下ＳＣＩと称す）２４，調整データを書込む記憶回路（例えばＰＲＯＭ）２１を備えている。
【００１６】
本実施例におけるＤＳＰ２２は、図２に示すような出力調整機能を有している。
【００１７】
図２の出力調整機能は、基本的にはゼロ点調整後にスパン調整・ノンリニア調整を行う演算回路である。入力信号として流量信号（温度差ブリッジ２出力），回路（センサモジュール）温度（温度センサ１９の出力），吸気温度センサ３の出力を出力特性の調整要素として取り込んでいる。調整は、まず温度センサ１９の出力と吸気温度センサ３の出力を同じ目標値に調整する。この調整値は任意に設定可能で、温度と目標値をリニアな関係に設定することが望ましい。次に補正後の温度センサ１９の出力と補正後の吸気温度センサ３の出力差を計算し、その差に応じた補正を壁温補正マップのデータを用いて流量信号を補正する。最後に、補正後の温度センサ１９の出力あるいは補正後の吸気温度センサ３の出力に応じた補正を出力補正マップのデータを用いて流量信号を補正し、流量信号を目標値に合わせる。また同時に、補正後の吸気温度センサ３の出力は、温度信号として出力される。また本補正は、マップによる補正のみでなく、多項式による補正でも対応可能である。多項式による補正のメリットとしては、記憶回路２１の容量が小さくて済むことであり、容量が小さければチップサイズの縮小が可能となり低コストができる。またマップによる補正のメリットとしては、入力に対する補正量の急激な変化に対応可能であり、高精度化が可能となる点である。
【００１８】
次に吸気温度と回路温度に差が生じた場合（以下壁温状態と称す）の本実施例における出力調整を図３に示す。壁温状態では、吸気温度センサ出力Ｔａと温度センサの出力Ｔｓに差が生じる。その差を比較し、その結果を元に壁温補正マップの補正量を選択する。さらに、その出力差に応じてマップ補正値にゲインを加える。ここで、吸気温度センサ出力Ｔａと温度センサ出力Ｔｓに差がない状態では、壁温補正量はゼロとなる。
【符号の説明】
【００１９】
１ 定温度制御ブリッジ
２ 温度差ブリッジ
３ 吸気温度センサ
４ 発熱抵抗体素子
５ ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体
６ 吸気温度補償用の測温抵抗体
７，８ 固定抵抗体
９〜１２ 測温抵抗体
１３ 感温抵抗素子
１４ ヒータ制御回路
１５ 定電圧回路
１６〜１８ Ａ／Ｄ変換器
１９ 温度センサ
２０ 発振器
２１ 記憶回路（ＰＲＯＭ）
２２ ディジタルシグナルプロセッサ
２４ 通信回路（ＳＣＩ）
２５，２６ Ｄ／Ａ変換器
２７ 出力特性調整回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有する自動車用流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に自動車用流量計は、センシングした物理情報を電気信号に変換し、エンジンコントロールユニットに出力する。この時、正確な物理情報をエンジンコントロールユニットに出力するため、温度の影響を考慮し温度補正を行っている。そのため、自動車用流量計には１個の温度センサが内蔵され、その温度情報を基に温度補正を行っている場合が多い（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０３７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記背景技術の温度補正時においては、センシング部と回路部の温度が同じ場合は、精度の良い温度補正が可能となる。しかし、図４に示すようにエンジン停止後すぐにエンジンを始動した時などは、エンジンからの熱でボディやセンサモジュールの温度は高温となっているのに対し、吸入する空気は、大気温であるためセンシング部周囲の温度は大気温と同じである。このようなセンシング部と回路部で温度差が生じる場合、回路部の温度情報あるいはセンシング部の温度情報のどちらか一方にて温度補正を行うため、センサ出力は温度誤差を持った結果となってしまう。このため、センシング部と回路部で温度差が生じにくいような構造を採用し、この問題に対応していた。しかし構造にて対策を行ったとしても、センシング部と回路部の温度差をゼロにすることは不可能であり、温度差により特性誤差を生じさせてしまっていた。
【０００５】
本発明の目的は、センシング部と回路部で温度差が生じた場合においても精度の良い特性が得られる自動車用流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を解決するために、センシング部と回路部に設けた温度センサ出力を用い、出力差に応じて温度補正を実施する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、センシング部と回路部に温度差が生じる場合においても精度の高い出力を供給できる自動車用流量計を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の回路構成図。
【図２】図１に示す回路のうち出力調整を行う演算回路の機能ブロック図。
【図３】図２に示す機能ブロック図における壁温補正ブロック図。
【図４】壁温状態時の温度分布。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
本発明の第１形態である熱式空気流量計に使用時の回路構成を図１に示す。定温度制御ブリッジ１は、発熱抵抗体素子４，ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体５，吸気温度補償用の測温抵抗体６，固定抵抗体７，８より構成される。ヒータ制御回路１４は、ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体５と吸気温度補償用測温抵抗体６の温度差が一定となるように発熱抵抗体４へ流す電流を制御する。
【００１１】
定温度制御ブリッジ１の発熱抵抗体素子４の周囲に、発熱抵抗体素子４から放出される熱量を検出する温度差ブリッジ２が配置される。温度差ブリッジ２は、測温抵抗体９〜１２で構成され、空気流量及び方向を検出することができる。
【００１２】
空気温度を測定する吸気温度センサ３は、固定抵抗１２，温度により抵抗が変化する感温抵抗素子１３により構成される。
【００１３】
温度差ブリッジ２で検出された流量信号は、個々の回路によりばらつきがあるため目標の出力特性になるように調整する必要がある。また吸気温度センサ３の出力も目標の特性に調整する必要がある。
【００１４】
目標出力特性への調整方法としては、２次以上の多項式による調整や、補正マップによる調整が挙げられる。また調整は、外部コンピュータと接続して行うものである。
【００１５】
出力特性調整回路２７は、ヒータ制御回路及び演算機能が一体となったＬＳＩ回路であり、回路全体を駆動するための発振器（以下ＯＳＣと称する）２０，定温度制御ブリッジ１を制御するヒータ制御回路１４，定温度制御ブリッジ１，温度差ブリッジ２，吸気温度センサ３及び出力特性調整回路２７を駆動する電源である定電圧回路１５，回路チップの温度を検出する温度センサ１９，空気流量信号を変換するＡ／Ｄ変換器１６，吸気温度センサ３出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器１７，温度センサ１９の出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器１８，空気流量信号及び吸気温度センサ信号の補正を実施する演算回路（ディジタルシグナルプロセッサ、以下ＤＳＰと称す）２２，ＤＳＰ２２で演算したデジタル出力値を電圧値へ変換するＤ／Ａ変換器２５，２６，出力調整を行うため外部コンピュータと通信を行う通信回路（シリアルコミュニケーションインターフェース、以下ＳＣＩと称す）２４，調整データを書込む記憶回路（例えばＰＲＯＭ）２１を備えている。
【００１６】
本実施例におけるＤＳＰ２２は、図２に示すような出力調整機能を有している。
【００１７】
図２の出力調整機能は、基本的にはゼロ点調整後にスパン調整・ノンリニア調整を行う演算回路である。入力信号として流量信号（温度差ブリッジ２出力），回路（センサモジュール）温度（温度センサ１９の出力），吸気温度センサ３の出力を出力特性の調整要素として取り込んでいる。調整は、まず温度センサ１９の出力と吸気温度センサ３の出力を同じ目標値に調整する。この調整値は任意に設定可能で、温度と目標値をリニアな関係に設定することが望ましい。次に補正後の温度センサ１９の出力と補正後の吸気温度センサ３の出力差を計算し、その差に応じた補正を壁温補正マップのデータを用いて流量信号を補正する。最後に、補正後の温度センサ１９の出力あるいは補正後の吸気温度センサ３の出力に応じた補正を出力補正マップのデータを用いて流量信号を補正し、流量信号を目標値に合わせる。また同時に、補正後の吸気温度センサ３の出力は、温度信号として出力される。また本補正は、マップによる補正のみでなく、多項式による補正でも対応可能である。多項式による補正のメリットとしては、記憶回路２１の容量が小さくて済むことであり、容量が小さければチップサイズの縮小が可能となり低コストができる。またマップによる補正のメリットとしては、入力に対する補正量の急激な変化に対応可能であり、高精度化が可能となる点である。
【００１８】
次に吸気温度と回路温度に差が生じた場合（以下壁温状態と称す）の本実施例における出力調整を図３に示す。壁温状態では、吸気温度センサ出力Ｔａと温度センサの出力Ｔｓに差が生じる。その差を比較し、その結果を元に壁温補正マップの補正量を選択する。さらに、その出力差に応じてマップ補正値にゲインを加える。ここで、吸気温度センサ出力Ｔａと温度センサ出力Ｔｓに差がない状態では、壁温補正量はゼロとなる。
【符号の説明】
【００１９】
１ 定温度制御ブリッジ
２ 温度差ブリッジ
３ 吸気温度センサ
４ 発熱抵抗体素子
５ ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体
６ 吸気温度補償用の測温抵抗体
７，８ 固定抵抗体
９〜１２ 測温抵抗体
１３ 感温抵抗素子
１４ ヒータ制御回路
１５ 定電圧回路
１６〜１８ Ａ／Ｄ変換器
１９ 温度センサ
２０ 発振器
２１ 記憶回路（ＰＲＯＭ）
２２ ディジタルシグナルプロセッサ
２４ 通信回路（ＳＣＩ）
２５，２６ Ｄ／Ａ変換器
２７ 出力特性調整回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有する自動車用流量計において、
前記ブリッジ回路からの出力を補正する演算回路を備え、前記演算回路には空気温度及びセンサモジュール温度を出力特性の調整要素として取り入れるようにし、前記空気温度及び前記センサモジュール温度の差分に応じた出力特性の温度補正を行うことを特徴とする自動車用流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車用流量計において、前記空気温度及び前記センサモジュール温度の差分に応じた出力特性の温度補正を２次以上の補正式により行うことを特徴とする自動車用流量計。
【請求項３】
請求項１に記載の自動車用流量計において、前記空気温度及び前記センサモジュール温度の差分に応じた出力特性の温度補正を専用のマップにより行うことを特徴とする自動車用流量計。
【請求項１】
複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有する自動車用流量計において、
前記ブリッジ回路からの出力を補正する演算回路を備え、前記演算回路には空気温度及びセンサモジュール温度を出力特性の調整要素として取り入れるようにし、前記空気温度及び前記センサモジュール温度の差分に応じた出力特性の温度補正を行うことを特徴とする自動車用流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車用流量計において、前記空気温度及び前記センサモジュール温度の差分に応じた出力特性の温度補正を２次以上の補正式により行うことを特徴とする自動車用流量計。
【請求項３】
請求項１に記載の自動車用流量計において、前記空気温度及び前記センサモジュール温度の差分に応じた出力特性の温度補正を専用のマップにより行うことを特徴とする自動車用流量計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２１６９０６（Ｐ２０１０−２１６９０６Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２２２４（Ｐ２００９−６２２２４）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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